(57)【要約】【課題】  地温を効果的に利用することができる建物の室内温度調整構造を提供する。【解決手段】  建物の地下２ｍ程度の深さに水Ｗを充填した複数の熱交換タンク１８を埋設し、その熱交換タンク１８への最初の入水口２０から最後の出水口２１へ各熱交換タンク１８内の水Ｗが一方向に流れるように連結パイプ１９で連結する。  その熱交換タンク１８への最初の入水口２０と最後の出水口２１とに壁面循環パイプ２２の両端部２２ａ、２２ｂをそれぞれ連結するとともに、その壁面循環パイプ２２を建物の外壁面３に蛇行させて埋設する。  そして、前記熱交換タンク１８と壁面循環パイプ２２内の水Ｗが循環できるようにその壁面循環パイプ２２にポンプ２３を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の地下１．５乃至２ｍ程度の深さに水を充填して埋設した複数の熱交換タンクと、
該熱交換タンクへの最初の入水口から最後の出水口へ各熱交換タンク内の水が一方向に流れるように連結した連結パイプと、
該熱交換タンクへの最初の入水口と最後の出水口とに両端部をそれぞれ連結するとともに建物の外壁面に蛇行させて埋設した壁面循環パイプと、
該壁面循環パイプ内の水を循環させるポンプとから成り、地下の温度と室内の温度とを循環水の媒介で熱交換できるようにしたことを特徴とする地温を利用した室内温度調整構造。
【請求項２】
請求項１の構成に加えて、建物の基礎の外周に沿って地表面下１．５乃至２ｍ程度の深さで縦横約１ｍ程度に掘られた周廻空洞と、
該周廻空洞が崩れるのを防止するためにその空洞内の底面を除く土露出面に設けた土留板と、
前記周廻空洞から天井裏空間まで貫通する通風路を形成するために基礎の外側及び外壁の外側を縦胴縁を介して被覆する被覆壁と、
前記周廻空洞上に設置された外気取入口を備えたボックスと、
該ボックス内空間と前記周廻空洞とを繋いでボックス内の外気を周廻空洞内に取り入れるための吸気パイプと、
天井裏空間の空気を外部に排出する排気口とから成り、地下の温度と室内の温度とを循環水及び空気の媒介で熱交換できるようにしたことを特徴とする地温を利用した室内温度調整構造。
【請求項３】
ボックス内に現われた部分の吸気パイプに、周廻空洞内に外気を取り入れるための送風手段を設けて成る請求項２に記載の地温を利用した建物の温度調整構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周年を通じてほぼ一定である地下の温度を利用して、温度差の大きな外気に影響を受ける建物の内部を居住に適した一定の温度に調整することができる建築構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建物の室内の温度調節は、電気、ガス、石油などを用いた冷暖房装置で行われているが、それらはいずれもエネルギー資源を大量に消費し、またその費用も嵩むという難点がある。
そこでこれまで、それらの化石燃料の使用をせずに室内の温度調節をすることを目的に、地下の温度と地上の温度差を利用し、地下熱を水や空気などの熱媒体で地上に導き、建物内部の室温を調整しょうとする建築構造が提案されてきた。
【０００３】
その内、水などの液体を利用する装置として次の例をあげることができる。
まずその一例としては、建物の敷地の床下に砕石などの粒体を充填した蓄熱領域を区画形成し、その区画の一方から水を入れ他方から吐出させ、その蓄熱領域で熱交換した水を、流体循環配管を介して室内に設けた熱交換機に導いて室内の空気を蓄熱領域の温度によって調節できるようにしたもの（特許文献１）がある。
【０００４】
また別の例として、建物の床下地中に蓄熱ユニットを設け、その蓄熱ユニットと室内に設けた熱交換機ユニットとも間に潜熱蓄熱体を循環させて、その熱交換機ユニットを通過させた空気で室内の温度を調節できるようにしたもの（特許文献２）がある。
【０００５】
さらに別の例として、室外熱交換機を室外の地中に埋設し、その熱交換機と室内に設けた室内機とを配管により接続し、室外熱交換機で熱交換された地中の熱を配管内の熱媒体により室内機へ送り、その室内機により室内の温度を調節できるようにしたもの（特許文献３）がある。
【０００６】
上記の各文献によれば、水などの液体を熱媒体にして床下地中の熱を地上に導き、その熱により室内熱交換機で直接に室内の温度を変えようとするものであり、これによって建物そのものの全体の温度を調整しようとするものではなかった。
そのため、その熱交換機の稼動を停止させると、すぐに室内の温度の調整ができなくなってしまう難点があった。
【０００７】
次ぎに、熱媒体として空気を利用する装置として次の例をあげることができる。
その一例としては、建物の敷地の床下にくり石層を設け、そのくり石層の地下に相当な深さで熱交換用の地中パイプを埋設し、くり石層の開口した吸気口から外気をくり石層内に通して地中パイプへ導き入れ、さらにその空気を、床下空気流通路を介して点検口兼通風口から室内に温度調節された空気を入れ、また室内の空気は空気流通路を介して壁面上部に設けた室内換気口から天井裏に導き、最後に天井裏の熱気をファンで排気口から戸外へ排出できるようにしたもの（特許文献４）がある。
【０００８】
しかしこの構造では、空気による地中の熱交換構造が建物の地下にあるので、
水（冷媒）による地中の熱交換構造を隣に設けようとすると、広い敷地を必要とし、さらに両者の重複により地下から得られる熱量の低下を招く虞がある。
【０００９】
またそれとは別に、地下に熱交換パイプを建物の敷地の地下に相当な深さで埋設し、そのパイプから室内空気導入管を介して室内へ空気を直接導き入れられるようにしたもの（特許文献５）がある。
【００１０】
しかしこの構造もまた、熱交換パイプを建物の床下に埋設するものであるため、上記の構造と同様に敷地の広さと熱効率を低下させる問題がある。
【特許文献１】特開昭６２−１９０３３４
【特許文献２】特開昭６０−２６３７５
【特許文献３】特開昭６０−１１４６７３
【特許文献４】特願平２０００−９７５８６
【特許文献５】実用新案登録第３０３２８９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、約１．５ｍ程度の深さの地下が約１５°Ｃ前後に温度が一定であることを利用し、その地下の熱を水及び空気の媒介で建物の外壁面に循環させ、その外壁面に囲われた建物内部の温度をその地下温度に近づけ、室内を夏には外気より低く、冬には外気より高くするための建物の温度調整構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、建物の地下１．５乃至２ｍ程度の深さに水を充填して複数の熱交換タンクを埋設し、その熱交換タンクへの最初の入水口から最後の出水口へ各熱交換タンク内の水が一方向に流れるように連結パイプで連結する。
その熱交換タンクへの最初の入水口と最後の出水口とに壁面循環パイプの両端部をそれぞれ連結するとともに、その壁面循環パイプを建物の外壁面に蛇行させて埋設する。
また前記熱交換タンクと壁面循環パイプ内の水が循環できるよう前記壁面循環パイプにポンプを設ける。
そして、地下の温度と室内の温度とを循環水の媒介で熱交換できるように構成する。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１の発明の構成に加えて、建物の基礎の外周に沿って地表面下１．５乃至２ｍ程度の深さで縦横約１ｍ程度に周廻空洞を掘り、その周廻空洞が崩れるのを防止するために、その空洞内の底面を除く土露出面に土留板を設ける。
そして、前記周廻空洞から天井裏空間まで貫通する通風路を形成するために、基礎の外側と外壁の外側を縦胴縁を介して被覆壁で被覆する。
さらに、前記周廻空洞上に外気取入口を備えたボックスを設置し、このボックス内空間と前記周廻空洞とを吸気パイプを繋いで、ボックスに流入し外気を周廻空洞内に取り入れられるようにする。
さらにまた、天井裏空間の空気を外部に排出する排気口を設けて構成する。
そして、地下の温度と室内の温度とを循環水及び空気の媒介で熱交換できるように構成したものである。
【００１４】
さらに、請求項３に記載の発明は、上記請求項２の発明の構成において、ボックス内に現われた部分の吸気パイプに、周廻空洞内に外気を取り入れるための送風手段を設けて構成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
地表面下約１．５ｍ以上の深さの地下温度が周年を通じて約１５°Cであるが、  本発明の構造は以上のようなので、水又は水及び空気を媒体として、その一定な地下温度を効果的に利用することができ、夏暑く冬寒い外気温度に対して、建物内の室温をその外気温度にくらべて夏は涼しく且つ冬は暖かい１７〜２５°C生活適温近くの温度調整することが可能となる。
また、外気温度と室内温度の差が極めて大きく、本発明の構造では温度調整が充分には対応できない場合は、電気、ガス、石油などの冷暖房装置と併用すれば良い。この場合、冷暖房装置のみを使用する場合よりもエネルギー資源を効率的に節約することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の地温を利用した建物の温度調整構造の形態を以下詳しく説明する。
本発明は、図１に示すように、建物の地下１．５乃至２ｍ程度の深さに水Ｗを充填した複数の熱交換タンク１８を埋設し、その熱交換タンク１８への最初の入水口２０から最後の出水口２１へ各熱交換タンク１８内の水Ｗが一方向に流れるように連結パイプ１９で連結する（図２参照）。
その熱交換タンク１８及び連結パイプ１９は、ステンレスやプラスチックなど腐食しにくい材質のものを使用する。
そして、その熱交換タンク１８への最初の入水口２０と最後の出水口２１とに壁面循環パイプ２２の両端部２２ａ、２２ｂをそれぞれ連結するとともに、その壁面循環パイプ２２を建物の外壁面３に蛇行させて埋設する（図３参照）。
【００１７】
また、前記熱交換タンク１８と壁面循環パイプ２２内の水Ｗが循環できるようにその壁面循環パイプ２２にポンプ２３を設ける。
そのポンプ２３の稼動は、建物の外壁の温度と地下の温度差が少ない場合には間欠稼動でも連続稼動でも良いが、その温度差が大きくなった場合には連続稼動させる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１の発明の構成に加えて、図４に示すように、建物の基礎１の外周に沿って施工されるものである（図７の平面図を参照）。
そして、図４及び図５に示すように、地表面Ｇ下約１．５〜２ｍの深さで縦横約１ｍ程度に周廻空洞Ｓを掘り、その周廻空洞Ｓが崩れるのを防止するために、その空洞Ｓ内の底面を除く土露出面に土留板１１を設ける。
地下は湿気が高いので、その土留板１１に用いる素材は、ステンレスやプラスチックなどの錆にくいものを使用するのが好ましい。
その空洞Ｓ内の底面にはくり石１６を敷き詰める。
【００１９】
そして、前記周廻空洞Ｓから天井１３で室内と仕切られた天井裏空間Ｃまで貫通する通風路Ｒを形成するよう外壁３の外側に縦胴縁２を打ち付け、その縦胴縁２に被覆壁４を張って、窓などの開口部を除いた全外面を被覆する。
なお、前記周廻空洞Ｓから天井裏空間Ｃへは、図６に示すように、軒桁１２の間の隙間に風路Ｒが形成されるように被覆壁４を屋根１５まで突き付ける。
通風路Ｒの広さは縦胴縁２の厚さで決まり、通風路Ｒ幅を２ｃｍにする場合には２ｃｍ幅の角材を使用すれば良い。
【００２０】
また、基礎１の外周に沿って設けた土留板１１はそのままでは地表面Ｇ下の土圧で基礎１側に倒れてしまうので、その倒れを防止して通風路Ｒを保持するために、図６に示すように、別に基礎１と土留板１１との間に隔保持材１７を挟んで通風路Ｒの確保をする。
なお、基礎１の外側の通風路Ｒは、前記隔保持材１７を用いずに、基礎１の外側に前記縦胴縁２を下方へ延長させ、その部分により土留板１１を抑えても良い。
【００２１】
さらに、前記周廻空洞Ｓ上には外気取入口６を有するボックス５（図５参照）を、周廻空洞Ｓの長さ方向に距離を置いて設置（図７参照）し、周廻空洞Ｓ内に外気を取り入れるために、そのボックス５の空間Ｂと前記周廻空洞Ｓとを繋ぐ合成樹脂製の吸気パイプ７を設ける。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項２の発明の構成に加えて、強制的に周廻空洞Ｓ内に外気を取り入れるために、前記ボックス５内に現われた部分の前記吸気パイプ７にエアーポンプやファンなどの送風手段８を設けることも可能である（図５参照）。
そのような送風手段８は建物の外周に設けられている吸気パイプ７の全部に取り付ける場合と、一部に取り付ける場合とがある。
さらに、天井裏空間Ｃの空気を建物の外部に排出する排気口１０を切妻壁面に設ける。
【００２３】
また、通風路Ｒに面した外壁３の外側面３ａを断熱材９で被覆（図６に示す）することも、室内の温度を外気と遮断し、夏の高温が室内に熱伝達されるのを防止するのに有効である。
【００２４】
上記構成である本発明の作用を以下説明する。
一般に、人の生活する温度は１７〜２５°Cが適温であるとされているが、夏季は外気温度が３０°C以上になり冬は０°C以下となるため、室内の気温も夏は暑く、冬季は寒くなる。
他方、日本国内では、地表面下約１．５ｍ以上の深さでは外気温度に殆ど影響されず、温度が約１５°Cに保たれている。
本発明の構造は、その地下温度の約１５°Cが生活適温の１７〜２５°Cに近いことに着目してそれを利用できるようにしたものである。
【００２５】
そこでまず、建物の外部の気温が高い夏季について説明する。
夏季の外気温度が例えば３０°Cであった場合、被覆壁４の温度が３０°C近くに上がり、ここに日光が直射されると壁の材質や色合いによっては５０〜７０°C近くにまで上がることがある。
【００２６】
そこで本発明では、建物の地下１．５乃至２ｍ程度の深さの地中温度（約１５°C）により、埋設されている熱交換タンク１８を約１５°Cに近づけ、その熱交換タンク１８内の水Ｗを約１５°Cに近づける。
約１５°Cに近づいた熱交換タンク１８内の水は、ポンプ２３の稼動で、連結パイプ１９により繋がった各熱交換タンク１８を一方向に流れ、地上の建物の外壁面３内を循環パイプ２２を通って広域に蛇行して循環する。
そして、約１５°Cの水Ｗは、その周囲の５０°C以上の高温となった外壁面３自体の温度を約１５°Cに近づける。その結果、室温も約１５°Cに近づいていく。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明では、上記の水循環によるものに加えて、地下の周廻空洞Ｓ内の地下温度を空気を媒体として外壁面３に移転させるものである。
その構造から作用を説明すると、被覆壁４の温度が上がるとその被覆壁４内の各縦胴縁２間に形成された通風路Ｒが過熱され、通風路Ｒ内部の空気の上昇気流が発生する（以下このことを「煙突効果」と呼ぶ）。
この「煙突効果」による通風路Ｒ内空気の上昇により、周廻空洞Ｓの空気が、吸い上げられ、天井裏空間Ｃへ上昇し、その高温の空気は排気口１０から建物の外部に排出される。
【００２８】
一方、周廻空洞Ｓ内は、通風路Ｒから空気が吸い上げられることにより若干の減圧状態となり、外気がボックス５内空間Ｂに流入し吸気パイプ７を通って通風路Ｒへ吸い込まれてくる。
周廻空洞Ｓ内の周囲は約１５°Cなので、流入した外気は周廻空洞Ｓ内の空気と混ざり合って冷却され、温度が３０°Cから低下して約１５°Cへ近づく。
【００２９】
そして、この約１５°Cへ近づいて約１７〜２５°Cになった空気は、通風路Ｒに流入してその通風路Ｒに面した外壁３の外側面３ａを約１７〜２５°C近くにまで冷却する。すると外壁３の内側面も、その外壁３素材の熱伝導によって約１７〜２５°C近くにまで冷却される。
この結果、夏季の外気温度が例えば３０°Cであっても、約１７〜２５°Cとなった外壁３に囲まれた室内空間Ｌの温度はバランス良く適温に保たれる。
【００３０】
次に、建物の外部の気温が低い冬季についての説明をする。
冬期では外気温度が例えば３°Cであった場合、被覆壁４の温度が３°Cに近づく。一方、地下温度は約１５°Cである。
熱交換タンク１８内の水Ｗは地中温度で約１５°Cに近づく。
その水は、ポンプ２３の稼動で、地上の建物の外壁面３内を循環パイプ２２を通って広域に蛇行して循環する。
そして、３°Cとなった外壁面３を循環パイプ２２の周囲から約１５°Cに近づけていく。その結果、室温も約１５°Cに近づいていく。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明では、上記の水循環によるものに加えて、地下の周廻空洞Ｓ内の地下温度を空気を媒体として外壁面３に移転させるものである。
冬季では外気温度が例えば３°Cであった場合、被覆壁４の温度が３°Cに近づく。一方、周廻空洞Ｓ内は約１５°Cである。
このままでは、上記「煙突効果」は殆ど期待できない。そのため、通風路Ｒの温度は３°Cに近いままである。
そこで、冬季では、通風路Ｒの空気を流れるようにさせるには、吸気パイプ７にエアーポンプやファンなどの送風手段８を設けて強制的に送風させることが効果的である。
【００３２】
その空気の流れを説明すると、周廻空洞Ｓ内の約１５°Cの空気を吸気パイプ７に設けた送風手段８を稼動させて、３°Cの外気を周廻空洞Ｓ内に送る。
すると、周廻空洞Ｓ内の空気と混ざり合って、温度が３°Cから約１５°Cへ近づき、例えば１２°Cになる。
同時に、この１２°Cの空気は周廻空洞Ｓ内から強制的に通風路Ｒへ送り出される。
このため、３°Cであった通風路Ｒに面した外壁３の温度は１２°Cに近づいて行く。
【００３３】
即ち、地下の周廻空洞Ｓ内の空気が通風路Ｒに流入してその通風路Ｒに面した外壁３の外側面３ａを温めて１２°Cに近づけ、その外壁３素材の熱伝導によってその内側面を、約１２°C近くにまで暖める。
この結果、冬季の外気温度が例えば３°Cであっても、約１２°Cとなった外壁３に囲まれた室内空間Ｌの温度は暖房器具を稼動しなくても外気温度よりも高い温度に保たれる。
したがって、室内の温度の最終調節は、電気、ガス、石油などを用いた冷暖房装置と併用で行い、そうすると、冷暖房装置のみ使用する場合と比較してエネルギー資源を効率的に節約することができる。
【００３４】
上記形態の発明では、上記のように、夏季は強制的な送風はせずに通風路Ｒによる自然の「煙突効果」により送風が行われるものであるが、その「煙突効果」が弱い場合には、吸気パイプ７にエアーポンプやファンなどの送風手段８を設けて強制的に送風させることもできる。また「煙突効果」による自然送風と送風手段８による強制送風を併用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は上記構造であり、戸建住宅のほかにも集合住宅、倉庫、工場など各種建築物にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の縦断側面図である。
【図２】地下の構造を示す要部の縦断斜視図である。
【図３】壁を切欠した状態を示す要部の縦断斜視図である。
【図４】請求項２の形態を示す縦断側面図である。
【図５】建物を切欠した状態を示す請求項２の形態の縦断斜視図である。
【図６】請求項２の形態の切欠した状態を示す要部の縦断斜視図である。
【図７】地下構造を示す建物の水平断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    建物の基礎
２    縦胴縁
３    外壁
３ａ  外壁の外側面
４    被覆壁
５    ボックス
６    外気取入口
７    吸気パイプ
８    送風手段
９    断熱材
１０    天井裏通風口
１１    土留板
１２    軒桁
１３    天井
１４    床
１５    屋根
１６    くり石
１７    隔壁板支持材
１８    熱交換タンク
１９    連結パイプ
２０    入水口
２１    出水口
２２    壁面循環パイプ
２２ａ  壁面循環パイプの端部
２２ｂ  壁面循環パイプの端部
２３    循環ポンプ
Ｗ    水
G    地表面
S    周廻空洞
C    天井裏空間
R    通風路
B    ボックス内空間
L    室内空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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